目標(biāo)位置和目標(biāo)類(lèi)型對(duì)VDT持續(xù)搜索作業(yè)績(jī)效的影響研究

王泰鑫,劉影,陳赟,羅倩,賴(lài)冬梅,廖斌

(四川師范大學(xué) 商學(xué)院，成都 610101)

1 引言

二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)的普及與互聯(lián)網(wǎng)的興起，電子信息技術(shù)逐漸成為工作中必不可少的成分。而視覺(jué)顯示終端(Visual Display Terminal,VDT)則是在其中起著重要的作用。視覺(jué)顯示終端是信息顯示界面的一種，作業(yè)者可通過(guò)視覺(jué)獲取外界刺激，做出反應(yīng)，例如醫(yī)學(xué)影像分析、地圖閱讀查詢(xún)、航空儀表監(jiān)控等。而這些工作中，工作績(jī)效起著決定性的作用。好的工作績(jī)效能夠保證作業(yè)的完成度，提高工作效率。因此視覺(jué)顯示終端的搜索作業(yè)工作績(jī)效在當(dāng)下的發(fā)展趨勢(shì)中極為重要。

視覺(jué)搜索是使用眼睛來(lái)完成一系列短暫的定位并在此期間收集信息，通過(guò)眼睛的快速移動(dòng)，定位點(diǎn)散布到目標(biāo)體各處[10]。在已有的研究中，對(duì)于視覺(jué)搜索的作業(yè)績(jī)效及其影響因素的研究較多?？傮w來(lái)看，大部分都是以搜索時(shí)間作為主要績(jī)效指標(biāo)進(jìn)行研究。如徐兆方等在對(duì)多目標(biāo)搜索過(guò)程的研究中發(fā)現(xiàn)使用平行-系列搜索模式被試者用時(shí)最短[2]；湯洪濤等人也發(fā)現(xiàn)目標(biāo)距離和搜索時(shí)間存在一定的相關(guān)關(guān)系[3]。但他們并未綜合權(quán)衡正確率與反應(yīng)時(shí)。由于隨著VDT搜索作業(yè)的作業(yè)范圍和作業(yè)環(huán)境不斷改變，以及許多高危行業(yè)的工作要求日益嚴(yán)格，視覺(jué)搜索的作業(yè)界面已從單一的Web界面向多種類(lèi)的顯示器界面轉(zhuǎn)變[5]，單從研究“搜索時(shí)間”的搜索作業(yè)效率來(lái)進(jìn)行探討提高績(jī)效的改善方法已經(jīng)不足以滿足生產(chǎn)作業(yè)中的“快”與“準(zhǔn)”的要求。因此需要綜合考慮“搜索時(shí)間”和“搜索準(zhǔn)確性”與搜索界面等的設(shè)計(jì)等指標(biāo)[9]，進(jìn)行更為全面而透析的分析，才能滿足現(xiàn)代社會(huì)改善搜索任務(wù)和提高作業(yè)績(jī)效與安全性需求。

另外，對(duì)于視覺(jué)搜索作業(yè)的研究多主要集中在具體的情形下，很少有學(xué)者對(duì)其進(jìn)行廣泛的研究，其結(jié)論具有局限性。如張恒在研究機(jī)場(chǎng)X光機(jī)操作員搜索作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，物品擺放角度等是影響操作員作業(yè)績(jī)效的主要因素[1]；劉杰在研究網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)與語(yǔ)言對(duì)搜索能力的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，密度大且視覺(jué)沖擊強(qiáng)的網(wǎng)頁(yè)被試僅在搜索時(shí)間上有顯著增加，語(yǔ)言的影響不顯著[5]；劉暢在研究語(yǔ)音噪聲對(duì)視覺(jué)搜索績(jī)效時(shí)采用了安檢圖像作為實(shí)驗(yàn)素材，發(fā)現(xiàn)搜索時(shí)間與語(yǔ)言可懂度呈現(xiàn)倒U型等[4]。但他們并未對(duì)這些視覺(jué)搜索作業(yè)的主要媒介VDT的信息呈現(xiàn)方式進(jìn)行研究。需要注意的是，目前從事視覺(jué)搜索作業(yè)工作人員大多數(shù)采用VDT作為信息媒介與載體，越來(lái)越多的人員主要運(yùn)用VDT從事比較復(fù)雜的腦力工作[8]。所以以VDT作為出發(fā)點(diǎn)，探究持續(xù)搜索作業(yè)績(jī)效的影響因素將具有更加廣泛的研究?jī)r(jià)值。而對(duì)于影響搜索作業(yè)績(jī)效的因素，楊林棟等將其分為了三大類(lèi)：作業(yè)環(huán)境、個(gè)體因素和任務(wù)特征[7]。已有學(xué)者指出任務(wù)特征是影響VDT作業(yè)最顯著的一類(lèi)因素[6]，但不少結(jié)論還存在一定的不足。對(duì)VDT持續(xù)搜索作業(yè)任務(wù)特征細(xì)化為目標(biāo)類(lèi)型以及目標(biāo)位置(界面布置)，以進(jìn)行更加細(xì)致的規(guī)律分析。

因此VDT搜索作業(yè)績(jī)效的影響需要綜合考慮“搜索時(shí)間”和“搜索準(zhǔn)確性”雙指標(biāo)，并綜合考慮目標(biāo)位置和目標(biāo)類(lèi)型。另外由于持續(xù)搜索作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，作業(yè)時(shí)間也應(yīng)加入因子集，進(jìn)行三因素的多元方差分析。研究目標(biāo)位置與類(lèi)型以及作業(yè)時(shí)間對(duì)VDT持續(xù)搜索作業(yè)績(jī)效的影響方式方法與規(guī)律，并從作業(yè)者角度提出改善VDT持續(xù)作業(yè)的方法。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 任務(wù)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)基于E-Prime 2.0 編寫(xiě)生成，采用單一的并聯(lián)模式[11]，由一個(gè)存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)材料及相關(guān)控制的List和一個(gè)核心實(shí)驗(yàn)過(guò)程CEP組成。每個(gè)Trial皆從屏幕中心出現(xiàn)的兩行題干的注視點(diǎn)及刺激界面(1 500 ms，自動(dòng)消失)開(kāi)始，隨后將出現(xiàn)一個(gè)刺激間隔(1 500 ms，自動(dòng)消失)。下一界面為探測(cè)界面(infinite，反應(yīng)消失)，該界面由分布于屏幕的正上、正下、正左、正右，左上、左下、右上、右下九個(gè)位置的九宮格組成，每一個(gè)九宮格包括四組圖片及文字。反應(yīng)通過(guò)單擊數(shù)字鍵盤(pán)中的“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”、“0”完成(數(shù)字1—9分別對(duì)應(yīng)搜索界面中九宮格的相應(yīng)位置，比如：1對(duì)應(yīng)左下位置；“0”表示搜索界面中無(wú)搜索目標(biāo))。

圖1 反應(yīng)鍵盤(pán)和搜索界面對(duì)應(yīng)圖

注視點(diǎn)與刺激界面、刺激間隔、探測(cè)界面循環(huán)反復(fù)呈現(xiàn)，直至CEP運(yùn)行結(jié)束。最終呈現(xiàn)結(jié)語(yǔ)界面，以表對(duì)被試此次搜索作業(yè)的感謝。圖2為單試驗(yàn)的流程示意圖。

圖2 單試驗(yàn)流程示意圖

2.2 變量設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)共涉及三個(gè)實(shí)驗(yàn)變量，分別為目標(biāo)位置、目標(biāo)類(lèi)型、作業(yè)時(shí)間。他們的具體定義如下：

目標(biāo)位置：被試被要求所尋找信息的位置。在實(shí)驗(yàn)中受隨機(jī)數(shù)控制而隨機(jī)出現(xiàn)在屏幕上劃分好的3×3方形區(qū)域內(nèi)，x1∈{1，2，3，4，5，6，7，8，9}，其中1～9分別代表屏幕的左下，正下，右下，正左，正中，正右，左上，正上和右上這九個(gè)位置 。

目標(biāo)類(lèi)型：被試被要求所尋找信息的類(lèi)型。在實(shí)驗(yàn)中共出現(xiàn)了圖片和文字兩種目標(biāo)類(lèi)型，要求被試隨機(jī)尋找不同類(lèi)型的目標(biāo)，x2∈{P，T} ，P為圖片形，T為文字形。

作業(yè)時(shí)間：被試持續(xù)作業(yè)時(shí)長(zhǎng)。本實(shí)驗(yàn)中將被試作業(yè)時(shí)間劃分為三個(gè)階段，每個(gè)階段任務(wù)量固定，作業(yè)方式與類(lèi)型相同，軟件自動(dòng)記錄作業(yè)時(shí)間時(shí)長(zhǎng)x3∈{1，2，3} ，1～3分別指實(shí)驗(yàn)的三個(gè)階段。

每名被試均需要完成在不同目標(biāo)位置下搜索不同目標(biāo)類(lèi)型的任務(wù)，且均持續(xù)作業(yè)三個(gè)階段(3階段×80個(gè)單任務(wù))，均為被試內(nèi)變量。

2.3 被試

共甄選80名大學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)。40名男生，40名女生，年齡19～22歲，所有的被試均健康且裸眼/矯正視力正常，優(yōu)勢(shì)手均為右手。

2.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及場(chǎng)地場(chǎng)景

實(shí)驗(yàn)采用搭載15.6英寸液晶顯示器(分辨率：1 920×1 080)的戴爾筆記本電腦，預(yù)裝64位windows10系統(tǒng)，屏幕清晰，運(yùn)行流暢，亮度適中，且根據(jù)被試的自身情況調(diào)節(jié)亮度。實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為噪聲及溫度可控的高校實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，噪音<50 dB(A)，溫濕19℃～23℃。

2.5 實(shí)驗(yàn)程序

被試在充分休息后，以良好狀態(tài)參加試驗(yàn)。正式開(kāi)始前先對(duì)被試進(jìn)行演示說(shuō)明，并讓被試仔細(xì)閱讀計(jì)算機(jī)上呈現(xiàn)的指導(dǎo)語(yǔ)，熟悉搜索目標(biāo)特征，練習(xí)5 min。被試充分了解實(shí)驗(yàn)步驟和操作程序之后開(kāi)始進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)，正式試驗(yàn)時(shí)，每名被試需連續(xù)完成三個(gè)階段的任務(wù)復(fù)雜程度相同的實(shí)驗(yàn)，每階段10 min，共30 min，中間不休息。

2.6 數(shù)據(jù)采集與整理

采集搜索的正確率與反應(yīng)時(shí)作為搜索作業(yè)工作的績(jī)效數(shù)據(jù)。E-prime軟件自動(dòng)記錄整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中每個(gè)trial的績(jī)效數(shù)據(jù)，利用SPSS 20.0剔除異常數(shù)據(jù)后分類(lèi)匯總。

3 結(jié)果

3.1 初步分析

實(shí)驗(yàn)共采集80名被試數(shù)據(jù)，剔除異常值后，有58名被試數(shù)據(jù)可用。

對(duì)收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，以刺激位置、刺激類(lèi)型、作業(yè)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)為自變量，任務(wù)正確率和反應(yīng)時(shí)為因變量，進(jìn)行多元方差分析。結(jié)果如表1所示。

表1 協(xié)方差矩陣的齊性檢驗(yàn)結(jié)果

由表1輸出結(jié)果可知，齊性檢驗(yàn)結(jié)果為P=0.000，因此拒絕零假設(shè)(P<0.05)，因變量的協(xié)方差矩陣在各個(gè)組中不相等，各組均值不完全相等，不可斷定所有自變量對(duì)模型有影響。為了尋找對(duì)因變量有明顯影響的變量，對(duì)多變量檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。分析檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 多變量檢驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表2

指標(biāo)FSig.刺激類(lèi)型Hotelling's Trace4.4040Roy's Largest Root6.3120刺激位置?Pillai's Trace1.1730.231作業(yè)時(shí)長(zhǎng)Hotelling's Trace1.1730.232Roy's Largest Root1.5230.083刺激類(lèi)型?Pillai's Trace2.4550.044作業(yè)時(shí)長(zhǎng)Hotelling's Trace2.4550.044Roy's Largest Root4.2220.015刺激位置?Pillai's Trace1.8830.002刺激類(lèi)型?Hotelling's Trace1.8850.002作業(yè)時(shí)長(zhǎng)Roy's Largest Root2.7710

由于協(xié)方差矩陣齊性檢驗(yàn)表示因變量的協(xié)方差矩陣在各個(gè)組中不相等，因此以“Pillai's Trace”“Hotelling's Trace”“Roy's Largest Root”三指標(biāo)作為變量檢驗(yàn)判斷依據(jù)。分析表2可知：作業(yè)時(shí)長(zhǎng)、刺激位置、刺激類(lèi)型、刺激位置*刺激類(lèi)型、刺激類(lèi)型*作業(yè)時(shí)長(zhǎng)、刺激位置*刺激類(lèi)型*作業(yè)時(shí)長(zhǎng)的三種指標(biāo)的P值均表明該變量對(duì)模型有顯著影響(P<0.05)。為了獲得影響方式與程度，對(duì)主體間效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。分析結(jié)果如表3所示。

表3 主體間效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果

由表3主體間效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果分析可知，刺激位置對(duì)正確率與反應(yīng)時(shí)的效應(yīng)達(dá)到了極顯著的水平(P=0.000)，刺激類(lèi)型對(duì)正確率的效應(yīng)達(dá)到了極顯著的水平(P=0.000)，作業(yè)時(shí)長(zhǎng)對(duì)反應(yīng)時(shí)的效應(yīng)達(dá)到了極顯著的水平(P=0.000)。而在自變量交互中，刺激位置*刺激類(lèi)型對(duì)正確率與反應(yīng)時(shí)均有極顯著影響，刺激類(lèi)型*作業(yè)時(shí)長(zhǎng)對(duì)反應(yīng)時(shí)有極顯著影響，刺激位置*刺激類(lèi)型*作業(yè)時(shí)長(zhǎng)對(duì)反應(yīng)時(shí)有極顯著的影響。

對(duì)有顯著影響的指標(biāo)作進(jìn)一步分析。即刺激位置-正確率&反應(yīng)時(shí)、刺激類(lèi)型-正確率、作業(yè)時(shí)長(zhǎng)-反應(yīng)時(shí)、刺激位置*刺激類(lèi)型-正確率&反應(yīng)時(shí)、刺激類(lèi)型*作業(yè)時(shí)長(zhǎng)-反應(yīng)時(shí)、刺激位置*刺激類(lèi)型*作業(yè)時(shí)長(zhǎng)-反應(yīng)時(shí)。

3.2 單因素分析

對(duì)于單因子分析，根據(jù)表3顯著性水平篩選進(jìn)行對(duì)應(yīng)統(tǒng)計(jì)分析。

圖3 刺激位置對(duì)績(jī)效的影響

對(duì)圖3進(jìn)行分析可知：對(duì)于刺激位置來(lái)說(shuō)，將信息置于左上角反應(yīng)時(shí)最短；置于右下角則反應(yīng)時(shí)最長(zhǎng)。將信息置于左下角和左上角正確率最高，置于正中和右上角則正確率最低。

刺激類(lèi)型對(duì)正確率，以及作業(yè)時(shí)長(zhǎng)對(duì)反應(yīng)時(shí)的影響情況分析方法與前文分析方法相同。由于篇幅圖線未在文中給出。分析發(fā)現(xiàn)：以文字為搜索目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)正確率高約7%，而對(duì)反應(yīng)時(shí)的影響不顯著；隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，作業(yè)者的反應(yīng)時(shí)會(huì)逐步減少，而對(duì)正確率的影響不顯著。

3.3 多因素交互分析

對(duì)刺激位置和信息類(lèi)型進(jìn)行交互影響分析。圖4為刺激位置*刺激類(lèi)型對(duì)反應(yīng)時(shí)的影響。分析可知：不同的刺激類(lèi)型在不同位置的反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)趨勢(shì)相同。但當(dāng)刺激類(lèi)型為文字時(shí)，反應(yīng)時(shí)在不同位置的變化幅度更大，更離散，圖片相反。

圖4 刺激位置*信息類(lèi)型對(duì)反應(yīng)時(shí)的影響

刺激類(lèi)型*作業(yè)時(shí)長(zhǎng)對(duì)反應(yīng)時(shí)的影響分析方法與前文相同，由于篇幅圖線未在文中給出。分析發(fā)現(xiàn)：隨著作業(yè)時(shí)間的增長(zhǎng)，平均反應(yīng)時(shí)均逐漸降低。不同的刺激類(lèi)型趨勢(shì)均相同，但以圖片為目標(biāo)的作業(yè)平均反應(yīng)時(shí)降低幅度更大，更明顯。

對(duì)刺激位置*刺激類(lèi)型*作業(yè)時(shí)長(zhǎng)在平均正確率上的三個(gè)階段的表現(xiàn)進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)圖5。分析可知：平均正確率在刺激類(lèi)型上的差異明顯，趨勢(shì)趨同，且均為文字正確率高于圖片正確率(除第一階段右上角)。

刺激位置*刺激類(lèi)型*作業(yè)時(shí)長(zhǎng)對(duì)反應(yīng)時(shí)的影響與前文分析方法相同，由于篇幅文中未給出線圖組。分析可知：總體上以圖片為搜索目標(biāo)時(shí)平均反應(yīng)時(shí)比以文字為搜索目標(biāo)時(shí)平均反應(yīng)時(shí)更加穩(wěn)定。但不論那個(gè)階段或刺激類(lèi)型，左上的平均反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)最短。隨著工作時(shí)間的增長(zhǎng)，兩種刺激類(lèi)型在不同位置上的平均反應(yīng)時(shí)的表現(xiàn)趨向于一致。

圖5 刺激位置*刺激類(lèi)型*作業(yè)時(shí)長(zhǎng)對(duì)正確率的影響

4 討論

對(duì)前面結(jié)果進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn)，對(duì)于反應(yīng)時(shí)或是正確率，當(dāng)目標(biāo)信息位于左邊的時(shí)候作業(yè)者能夠更快更準(zhǔn)確的定位目標(biāo)。區(qū)別在于左上角反應(yīng)時(shí)更短，左下角與左上角的正確率更高且差別不大，符合人的視覺(jué)習(xí)慣從左側(cè)開(kāi)始的視覺(jué)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)[12]，符合當(dāng)下界面設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)者們偏向于將信息置于左方的現(xiàn)狀。

而對(duì)于目標(biāo)類(lèi)型來(lái)說(shuō)，分析可知不同的類(lèi)型(圖片與文字)在作業(yè)初期時(shí)反應(yīng)時(shí)上的差異并不大，但正確率上作業(yè)初期以文字為目標(biāo)的正確率會(huì)更高。隨著作業(yè)時(shí)間的增長(zhǎng)，以圖片為目標(biāo)的作業(yè)反應(yīng)時(shí)逐漸降低，而以文字為目標(biāo)的反應(yīng)時(shí)變動(dòng)幅度不大，但兩種目標(biāo)類(lèi)型的正確率不會(huì)降低。而在不同位置上，以文字作為目標(biāo)的任務(wù)反應(yīng)時(shí)波動(dòng)幅度比圖片更大，更離散；除右上角位置以外文字不管在那個(gè)位置的正確率均比圖片的高，見(jiàn)表4。

表4 分析結(jié)果

5 結(jié)論

(1)對(duì)于反應(yīng)時(shí)而言：將信息置于左上角時(shí)反應(yīng)時(shí)最短，右下角則最長(zhǎng)；刺激類(lèi)型對(duì)反應(yīng)時(shí)的影響不顯著；隨著作業(yè)時(shí)長(zhǎng)的增加，反應(yīng)時(shí)會(huì)逐步降低；不同刺激類(lèi)型隨著作業(yè)時(shí)間增加反應(yīng)時(shí)均有所減少，以圖片為目標(biāo)更顯著；不同刺激類(lèi)型在不同位置的反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)趨勢(shì)相同，但以文字為刺激類(lèi)型反應(yīng)時(shí)在不同位置變化幅度更大，圖片相反。

(2)對(duì)于正確率而言：將信息置于左下角和左上角正確率高，正中和右上角則低；不同刺激類(lèi)型對(duì)正確率的影響顯著，以文字為搜索目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)正確率更高；作業(yè)時(shí)長(zhǎng)對(duì)正確率的影響不顯著。

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論可為搜索作業(yè)界面設(shè)計(jì)提供參考。